车轮是如何安装在汽车上的——说说轮胎螺丝的锁止原理与注意事项
前几天同学聚会 ， 一个女生说了一个让她感到“劫后余生”的故事：有一次她开车回农村老家 ， 在半路上轮胎扎了 ， 然后找了一个路边店修补了一下 ， 接着上路了 。 在行驶了一段时间后 ， 感觉汽车有点不对劲 ， 方向总是向一侧跑偏 ， 并且车轮还有异响 。 她于是把车停在路边下车查看 。 这一看 ， 让她倒吸一口凉气：刚才修补的那个车轮 ， 轮胎螺丝全都松了 ， 轮胎几乎要掉下来了！这如果继续跑下去 ， 这个轮胎非“卖烧饼”不可 ， 到时候说不定出多大的事呢 ， 车毁人亡都有可能 。 想到这真有一种“劫后余生”的感觉 。
后怕也没有用 ， 当务之急是把车修好 。 原车的轮胎螺丝都坏了 ， 无法紧固了 ， 于是她就从其它三个轮胎上各拆下来一个螺丝 ， 安装在这个故障车轮上 ， 好歹汽车可以继续行驶了 。 然后赶紧往回走 ， 找到了一个较大的修理厂 ， 把轮胎螺丝全都换了 ， 这才算是静心了 。 在这件事发生之后 ， 她每次出行 ， 第一件事就是看汽车的轮胎螺丝是否紧固、安全 。
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说者无意 ， 听者有心 。 我在旁边听到这件事 ， 出于职业的敏感 ， 立刻想到了轮胎螺丝这个让很多人都忽略了的小东西 。 其实汽车的轮胎螺丝是十分重要的 ， 只是由于它不需要特殊的保养 ， 平时如果不是更换轮胎就用不到它 ， 所以很多人都会把它忽略了 ， 甚至有很多人从来没有拆卸过轮胎螺丝 。 我们看网络上的事故视频或者图片 ， 有时候就会出现高速行驶的汽车车轮飞出的事故 ， 这主要就是由于轮胎螺丝断裂或者松脱导致的 。 那么汽车的轮胎螺丝究竟有什么用呢？它是如何安装的？它的紧固与自锁原理是什么？在使用中有哪些注意事项？今天我们就来说说轮胎螺丝相关的话题 。
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首先我们来看看什么是轮胎螺丝 ， 它都有哪些作用 。 轮胎螺丝是指安装在轮毂上、联接车轮、刹车盘（制动鼓）以及轮毂的螺丝 。 它的作用是将车轮、刹车盘（制动鼓）以及轮毂可靠的联接在一起 。 大家知道 ， 汽车重量最终都是由车轮承担的 ， 那么车轮与车身之间的联接就是通过这几个螺丝实现的 。 所以 ， 这些轮胎螺丝在事实上承担着全车的重量 ， 并且还要把变速箱输出的扭矩传递到车轮上 ， 它在工作中同时受到拉力和剪切力的双重作用 。
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轮胎螺丝的结构非常的简单 ， 就是由螺杆、螺母以及垫圈组成的 。 根据螺杆结构的不同 ， 还可以分为单头螺栓和双头螺栓 ， 现在的汽车绝大多数都是单头螺栓 ， 双头螺栓一般应用在中小型卡车上 。 单头螺栓安装方式有两种 ， 一种是轮毂螺栓+螺母 ， 螺栓以过盈配合固定安装在轮毂上 ， 然后由螺母固定车轮 ， 一般日韩系车应用较多 ， 绝大多数的卡车也采用这样的方式 。 这种方式优点是车轮比较容易定位 ， 拆装车轮比较容易 ， 安全性较高 ， 缺点是轮胎螺丝更换比较麻烦 ， 有些需要拆卸轮毂；另一种是车轮固定螺栓 ， 在轮毂上直接加工出螺纹 ， 轮胎螺丝直接拧在轮毂上 ， 一般在欧美系小型轿车上应用较多 。 这种方式的优点是轮胎螺丝拆装、更换比较容易 ， 缺点是安全性稍差 ， 如果反复多次拆装轮胎螺丝 ， 会损坏轮毂上的螺纹 ， 那样就必须更换轮毂了 。
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汽车轮胎螺丝一般都是用高强度钢制作的 ， 在轮胎螺丝的头部打印有螺丝的强度等级 ， 有8.8、10.9、12.9几种 ， 数值越大强度越高 。 这里的8.8、10.9、12.9是指螺栓的性能等级标号 ， 由两部分数字组成 ， 分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值 ， 一般用''X.Y''表示 ， 比如4.8、8.8、10.9、12.9等等 。 性能等级8.8的螺栓抗拉强度为800MPa ， 屈强比值为0.8 ， 屈服强度为800×0.8=640MPa；性能等级10.9的螺栓抗拉强度达1000MPa ， 屈强比值为0.9 ， 屈服强度为1000×0.9=900MPa 。 其它以此类推 。 一般把强度8.8级及以上、螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢、并经热处理称为高强度螺栓 。 汽车的轮胎螺丝都是高强度螺栓 ， 不同的车型、不同的载重量 ， 匹配的螺栓强度也不同 ， 以10.9最为常见 ， 8.8的一般匹配在较低端的车型上 ， 12.9一般匹配在重型载货车上 。
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大家仔细观察 ， 会发现汽车上的轮胎螺丝有安装四个、五个、六个甚至更多 ， 为什么会有这样的区别呢？是不是轮胎螺丝越多越安全呢？
【车轮是如何安装在汽车上的——说说轮胎螺丝的锁止原理与注意事项】其实轮胎螺丝的安装数量与汽车的载重以及轮胎螺丝的强度有关 。 一般在小型轿车上 ， 重量比较轻 ， 用四个轮胎螺丝就足够了；在中大型轿车以及SUV上 ， 车重较大 ， 一般至少需要五个轮胎螺丝；而在更重的车型上 ， 会安装更多的轮胎螺丝 ， 有些卡车上甚至有十二个轮胎螺丝 ， 并且螺栓的直径也很大 ， 强度非常高 ， 能够适应更高的载货量 。 不过我们也不要以轮胎螺丝数量论英雄 ， 汽车的轮胎螺丝强度、数量等都是经过精密计算的 ， 会考虑汽车最恶劣的工况 ， 所以都有非常大的安全余量 ， 在一般情况下是不会发生断裂、松脱等现象 ， 几乎是绝对安全的 。 所以不论轮胎螺丝是几个 ， 都是可以保证行车安全的 ， 并不是数量越多越好 ， 比如有些车型使用四个10.9强度的轮胎螺丝 ， 另一款车型使用五个同直径的8.8强度的轮胎螺丝 ， 如果以总强度计算 ， 四个轮胎螺丝反而更高 。
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下面我们来说说轮胎螺丝的紧固与自锁原理 。
汽车轮胎螺丝一般使用细牙的三角螺纹 ， 螺栓直径在14~20mm之间 ， 螺纹牙距为1~2mm 。 这种三角螺纹在理论上是可以自行锁止的：轮胎螺丝以规定的扭矩扭紧后 ， 螺母与螺栓的螺纹互相贴合 ， 它们之间巨大的摩擦力可以让二者保持静止不动 ， 即自锁 。 与此同时 ， 螺栓发生弹性变形 ， 将车轮、刹车盘（制动鼓）紧紧的固定在轮毂上 。 采用细牙螺距 ， 可以增大螺纹之间的摩擦面积 ， 防松动作用更好 。 现在的汽车上越来越多的采用细牙螺纹 ， 就是它的防松作用更好 。
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但是汽车在行驶中 ， 车轮受到的是交变载荷 ， 轮胎螺丝也会受到连续的冲击与振动 。 在这种情况下 ， 在某一个瞬间 ， 轮胎螺栓与螺母之间的摩擦力消失 ， 轮胎螺丝就有松动的可能；此外 ， 汽车在加速与制动时 ， 由于车轮旋转方向与轮胎螺丝的紧固方向相反 ， 会产生一个“松脱力矩” ， 进而导致轮胎螺丝松动 。 因此轮胎螺丝必须有可靠的自锁防松装置 。 现在的汽车轮胎螺丝 ， 绝大多数采用摩擦式自锁防松装置 ， 比如加装弹性垫圈、车轮与螺母之间加工成配套的锥面或球面、使用球面弹簧垫圈等 。 它们可以补偿轮胎螺丝在受到冲击与振动瞬间造成的间隙 ， 也就防止了轮胎螺丝的松动 。
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还有一些车型 ， 采用了“里反外正”式的轮胎螺丝 ， 即左侧车轮轮胎螺丝采用左旋螺纹 ， 右侧车轮轮胎螺丝采用右旋螺纹 ， 这样螺纹的紧固方向与车轮旋转方向保持一致 ， 就减弱甚至消除了“松脱力矩” ， 避免了轮胎螺丝的自动松脱 。 这种左旋轮胎螺丝 ， 一般在螺丝的头部上标有大写的英文字母“L” ， 或者在螺母中央位置切削出一道沟槽 ， 以便于右旋螺栓区别开来 。 这种左旋螺纹的轮胎螺丝在早期的东风、解放等汽车上应用广泛 ， 现在仍然有一些中、轻型卡车、轻型客车、小型越野车等采用这样的设计 。
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但是为什么重载卡车以及小型汽车现在都不采用这样的设计了呢？这主要是因为 ， 重载卡车一般使用双胎并装、单螺母固定的方式安装轮胎 ， 轮胎螺母采用了球面弹簧垫圈 ， 可以防止螺母的自行松动；而在小型汽车上 ， 由于它加速与制动都比较快 ， 所以不论是加速还是制动都会产生松脱力矩 ， 使用左旋轮胎螺丝意义不大 。 所以 ， 这两种车型不再使用左旋螺纹轮胎螺丝 ， 有利于减少零部件的数量 ， 便于拆装维修 。
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那么我们在拆装轮胎螺丝时需要注意什么呢？在拆卸时要注意对角均匀松开 ， 让扳手与轮胎螺丝垂直 ， 避免轮胎螺丝受到弯矩 ， 进而造成螺丝折断 。 在安装时要注意对角安装、对角分次均匀紧固 ， 不要一次性拧紧 ， 更不要把螺丝都安装在车轮的一边 ， 这样才能使螺丝受力均匀 ， 避免轮圈变形 。 在落下千斤顶、车轮着地后 ， 用扭矩扳手把轮胎螺丝紧固到规定的力矩 ， 一般在15~20公斤力之间 ， 如果太松了螺丝容易松脱 ， 太紧了会把轮圈紧变形 ， 甚至导致螺丝拉伸断裂 。 如果没有扭矩扳手 ， 一般的成年男子只要双手握住轮胎扳手的一端 ， 用尽全力扭紧 ， 这个力就足够了 。
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此外 ， 在紧固轮胎螺丝时尽量不要使用风炮紧固 ， 这种风炮一般扭矩过大 ， 会导致轮胎螺丝拉伸 ， 甚至拉伸到了轮胎螺丝的屈服点 ， 导致轮胎螺丝发生不可逆转的塑性变形 ， 这样的轮胎螺丝就再也紧不住了 ， 必须更换 。 还有就是轮胎螺丝不要反复多次拆装 ， 每一次拆装都是对螺纹的一次伤害 ， 螺栓与螺母之间的摩擦力就会越来越小 ， 螺栓的自锁作用减弱甚至消失 ， 轮胎螺丝也就紧不住了 ， 一般拆装十次以上的轮胎螺丝就建议更换了 。 还有就是轮胎螺丝上千万不要涂抹黄油 ， 这样虽然以后拆卸时轻松了 ， 但是黄油会减小螺纹之间的摩擦力 ， 减小螺丝的自锁作用 ， 致使螺丝松动的可能性增大 。
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